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總結一下最短路徑的弗洛伊德演算法(Floyd)

看了好多大牛部落格,我把弗洛伊德演算法在這裡總結一下。

弗洛伊德演算法的介紹,先參考百度百科:Floyd演算法

再來幾篇可以參考的博文:http://www.wutianqi.com/?p=1903

http://www.cnblogs.com/biyeymyhjob/archive/2012/07/31/2615833.html

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現在我們有這麼一張圖:


我們要做的是求出從某一點到達任意一點的最短距離,我們先用鄰接矩陣來建圖,map[i][j]表示從i點到j點的距離,把自己到自己設為0,把自己到不了的邊初始化為無窮大,程式碼為:

//初始化
    for(int i=1; i<=n; i++)
        for(int j=1; j<=n; j++)
            if(i==j)
                map[i][j]=0;
            else
                map[i][j]=inf;
    //讀入邊
    for(int i=1; i<=m; i++)
    {
        scanf("%d%d%d",&t1,&t2,&t3);
        map[t1][t2]=t3;
    }
最後,建好的圖可以用表格來表示:

現在,我們來思考,假設我們來找一箇中轉的點,看他們的路程會不會改變,我們先以1號頂點作為中轉點最為例子,製圖:


我們發現,圖有了變化,我們怎麼判斷以1號頂點作為中轉點圖的路程是不是更短呢,我們只需要判斷map[i][1]+map[1][j]的路程是不是比map[i][j]的路程更短,就可以判斷,

程式碼為:

for(int i=1; i<=n; i++)
    for(int j=1; j<=n; j++)
        if(map[i][1]+map[1][j]<map[i][j])
            map[i][j]=map[i][1]+map[1][j];
現在該怎麼辦呢,我們接著以2號頂點作為中轉點,很簡單程式碼修改一句就就可以:
for(int i=1; i<=n; i++)
    for(int j=1; j<=n; j++)
        if(map[i][2]+map[2][j]<map[i][j])
            map[i][j]=map[i][2]+map[2][j];
現在我們是不是發現了一個規律,只要不斷的遍歷每一個點,並且以每一個點作為中轉點看看它的值會不會改變,就可以得到從一個點到任意一個點的最短路徑,也就是多源最短路,這就是弗洛伊德演算法,程式碼為:
for(int k=1; k<=n; k++)
    for(int i=1; i<=n; i++)
        for(int j=1; j<=n; j++)
            if(map[i][k]+map[k][j]<map[i][j])
                map[i][j]=map[i][k]+map[k][j];
這樣就可以遍歷每個頂點,找出所有的最短路,演算法的複雜度為O(n^3).

對於我一開始提出的問題,完整的程式碼為:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <string>
#include <iostream>
#include <stack>
#include <queue>
#include <vector>
#include <algorithm>
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))
using namespace std;
const int inf=1<<29;
int main()
{
    int map[10][10],n,m,t1,t2,t3;
    scanf("%d%d",&n,&m);//n表示頂點個數,m表示邊的條數
    //初始化
    for(int i=1; i<=n; i++)
        for(int j=1; j<=n; j++)
            if(i==j)
                map[i][j]=0;
            else
                map[i][j]=inf;
    //讀入邊
    for(int i=1; i<=m; i++)
    {
        scanf("%d%d%d",&t1,&t2,&t3);
        map[t1][t2]=t3;
    }
    //弗洛伊德(Floyd)核心語句
    for(int k=1; k<=n; k++)
        for(int i=1; i<=n; i++)
            for(int j=1; j<=n; j++)
                if(map[i][k]+map[k][j]<map[i][j])
                    map[i][j]=map[i][k]+map[k][j];
    for(int i=1; i<=n; i++)
    {
        for(int j=1; j<=n; j++)
            printf("%10d",map[i][j]);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}
給出樣例:

輸入:

4 8
1 2 2
1 3 6
1 4 4
2 3 3
3 1 7
3 4 1
4 1 5
4 3 12

輸出:
         0         2         5         4
         9         0         3         4
         6         8         0         1
         5         7        10         0
輸出的就是我建圖的時候用的表格,可以表示任意一點到任意一點的最短距離。
如果有什麼不對的地方,歡迎指正~~大笑